(57)【要約】【課題】  コーンビームCT装置において、人体を回転させる場合に吸気強度を検出し、人体固定強度とすることを特徴とする。  人体回転型のＣＴにおいては、患者の体動を小さくするため、あるいは患者の落下を防止するために患者をベルト等で天板に固定される。しかし、胸部撮影において体動を小さくするために、胸部に渡したベルトの固定力を強くすると呼吸がしにくくなる問題がある。ベルトで局部的に固定する替わりに、エアーバックなどが考えられているが、エアーバックにおいても強度の調整が難しい。【解決手段】  被写体を固定するための天板手段、前記天板に連結する固定ベルト手段、前記固定ベルトに付加され前記被写体の吸気強度を計測するための吸気強度検知手段、撮影制御手段から構成され、前記撮影制御手段は前記吸気強度が基準値より大きい場合に撮影可能状態とする。【選択図】  図１
2005177212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線撮影装置であって、被写体を固定するための天板手段、前記天板に連結する固定ベルト手段、前記固定ベルトに付加され前記被写体の吸気強度を計測するための吸気強度検知手段、撮影制御手段から構成され、前記撮影制御手段は前記吸気強度が基準値より大きい場合に撮影可能状態とする。
【請求項２】
請求項１において、前記吸気強度検出は前記天板と前記固定ベルトの連結部の引張強度を検出することで計算される。
【請求項３】
請求項１において、前記吸気強度検出は前記固定ベルト間の連結部の引張強度を検出することで計算される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線等の放射線を利用して画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置等の放射線一般を使用して被検体内の放射線特性分布を画像化する放射線撮像装置に関する。特には、コーンビームCT装置において、人体を回転させる場合に吸気強度を検出し、人体固定強度とすることを特徴とする。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に対してＸ線を曝射し、該被検体を透過或いは被検体で散乱したＸ線をＸ線検出器で検出し、このＸ線検出出力（Ｘ線のフォトン数）に基づいて被検体の透視画像、断層像或いは三次元画像を撮像するＸ線ＣＴ装置が知られている。係るＸ線ＣＴ装置として、コーンビームＣＴ装置が開発されている。通常のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線ビームはＺ方向に薄く切り出されており、ファンビームと呼ばれるが、コーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）では、Ｚ方向にも広がったＸ線ビームを用い、このＸ線ビームはコーンビームと呼ばれる。
【０００３】
ところで、Ｘ線ＣＴのスキャン中（データ収集中）は被写体は完全に固定していることが前提であり、スキャン中の体動、あるいは臓器の運動は再構成画像中に偽像を生じさせ、診断能の低下を招く。そこで患者を固定するための種々の技術が公開されている。
【０００４】
例えば、被検者に対して医療行為を行うために該被検者を支持する天板において、前記天板の被検者支持面の両縁に長手方向に沿って形成された断面がＴ字形状のガイドと、このガイドに着脱自在且つスライド自在に係合するフツクを両端部に備えた長さ可変のバンドとを具備することを特徴とする被検者支持天板。（例えば、特許文献１参照）
他の開示例によれば、医療用寝台の天板上に配置され、かつ被検体が載置される天板マットが被検体の体格に応じて拡張できる補助部材を備えたことを特徴とする医療用寝台マット。（例えば、特許文献２参照）
他の開示例によれば、被検者を回転可能に支持する支持体と、この支持体に乗った被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者を挟んで前記Ｘ線源と対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器によって検出された透過Ｘ線からＸ線画像を取得する手段とを備えたＸ線画像診断装置において、前記支持体は、前記Ｘ線画像取得手段によってＸ線画像を得るときに、前記被検者の体表に密接して前記被検者を支持するように流体を注入される膨張体と、この膨張体への流体の注入又は排出を制御する手段とを備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。（例えば、特許文献３参照）
他の開示例によれば、Ｘ線診断装置の天板に被検査者を固定するためのバンドセットであって、前記天板に巻付けられ、該天板に固定される第１のバンドと、各々の一端が前記第１のバンドの天板表側の側部よりやや内側に縫合され、他端に圧着型ファスナが形成され互いに接合可能な２本の第２のバンドと、一端が前記第１のバンドの裏側の側部近傍に縫合され被検査者を包んで固定する少なくとも１本の第３のバンドと、を有することを特徴とする被検査者固定バンド。（例えば、特許文献４参照）
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特公平05-005499公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開2003-210457公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開2000-070260公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】特開平06-217972公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
人体回転型のＣＴにおいては、患者の体動を小さくするため、あるいは患者の落下を防止するために患者をベルト等で天板に固定される。しかし、胸部撮影において体動を小さくするために、胸部に渡したベルトの固定力を強くすると呼吸がしにくくなる問題がある。ベルトで局部的に固定する替わりに、エアーバックなどが考えられているが、エアーバックにおいても強度の調整が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、平常状態において、胸部に圧迫が加わらないように固定ベルトを調整し、被写体に吸気状態に移行したし際に、肋骨が持ち上がる力を利用して人体固定力を得ることとする。そして、前記固定力を検出し、基準値と比較することにより、充分な固定力が得られるかを判断し、充分な場合は撮影可能として、充分でない場合は、固定ベルトを強めることとする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、被写体を固定するための天板手段、前記天板に連結する固定ベルト手段、前記固定ベルトに付加され前記被写体の吸気強度を計測するための吸気強度検知手段、撮影制御手段から構成され、前記撮影制御手段は前記吸気強度が基準値より大きい場合に撮影可能状態とすることを特長にする。請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記吸気強度検出は前記天板と前記固定ベルトの連結部の引張強度を検出することで計算されることを特徴とする。請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、前記吸気強度検出は前記固定ベルト間の連結部の引張強度を検出することで計算される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によれば、ベルトを固定した際の固定強度はなく、被写体の呼吸強度を検出して撮影の可否を判断することで、患者呼吸に不適当な固定強度でベルトを固定することを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施形態を、添付図面（図１乃至６）を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の全体像を説明するための概念図である。図１の上段は実施例１であるが、被写体５が固定ベルト４によって天板３に固定されている。この状態での被写体は最大吸気状態ではなく、自然呼吸状態である。この状態での吸気強度検出部１は、撮影可能吸気強度を満足していない。この状態から被写体が意識的最大吸気を行うと、肋骨が起き上がって胸部の断面積が大きくなり固定ベルト４に伸びる力が働いて呼吸強度検出部１が、撮影可能吸気強度以上になる。この状態でＣＴのデータ収集を行うと患者が天板に適度に固定されており、データ収集中の体動を小さくすることが可能である。図１の上段の実施例１が、吸気強度検出部１が固定ベルト４と天板３の連結部に設けられているのに対して、図１中段の実施例２では、天板３に接続された固定ベルトの結合部分に吸気強度検出部２が取り付けられている。図１下段の実施例３では、吸気強度検出部６は固定ベルト結合部でなく、ベルト部分にと取り付けられている。吸気強度検出部としては、張力センサや歪ゲージを使用することができる。張力センサの例としては、コイルと温度計を使用したＥＭセンサや心臓筋肉の収縮力を計測する力変位センサが考えられる。
【００１１】
図２は、実施例の構成例である。X線焦点１１から発射されたX線は、人体１６を透過したのちに胸当て１３板及び散乱線除去グリッド（図示しない）を通過した後に２次元検出器１２に到達する。２次元検出器１２は、半導体センサから構成され、１画素が２５０ｘ２５０μｍ、センサ外形が４３ｘ４３ｃｍである。画素数は１７２０ｘ１７２０画素である。２次元検出器１２で取得されたデータは、再構成手段１４に転送されて画像再構成がされる。Ｘ線焦点１１と２次元検出器１２の幾何学的配置によりファン角φ、コーン角が決定される。本実施例では、正方形の２次元検出器を使用しているので、ファン角とコーン角は同じである。
【００１２】
図３に実施例１のシステムブロック図を示す。システム全体は一のコンピュータシステムにより構成される。ＢＵＳ２４はコンピュータの内部バスと考えることができ、このＢＵＳを介して制御信号やデータの送信受信が行われる。制御手段１８はコンピュータのＣＰＵとある。インタフェース手段２１を介して撮影開始の指示が出される。撮影の指示がされると、吸気強度検出手段１７は、被写体の吸気強度を検出する。吸気強度が撮影開始に適当であれば、インタフェース手段２１に撮影準備完了の表示がされる（図示しない）。撮影開始の指示が出されると制御手段１８からの指示により人体１６が固定された回転テーブル１５が回転を開始する。
【００１３】
制御手段１８は回転テーブル１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する。所定の一定速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生手段１１に信号を送りＸ線曝射を開始する。該エンコーダ信号はデータの積分タイミング決定にも使用される。
【００１４】
テーブル一回転あたり２５０００パルスを発生させるエンコーダを使用する場合に、一回転に対して１０００ビューの投影データを収集するとすれば、エンコーダ信号２５パルス毎に２次元検出器１２からデータが収集されることになる。制御手段１８では該エンコードパルスをカウントして２５パルス毎に積分信号を発生させて、２次元検出器１２に到達したＸ線量をカウントする。本実施例においては、Ｘ線は連続に発生されることを想定しているが、これに限定されるものでなく、該エンコーダ信号をもとに２次元検出器１２の積分区間に合わせてパルス状のＸ線を発生させてもよい。２次元検出器１２からのデータはＢＵＳ２４を介して逐次的に再構成手段１４に転送される。データの転送は、回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数が収集されるまで続く。Ｘ線曝射が完了した直後に最後の投影データが収集される。収集された投影データは、再構成手段１４で３Ｄボクセルデータに再構成される。
【００１５】
再構成手段１４は、前処理、フィルタ処理、逆投影処理から構成される。前処理は、オフセット処理、ＬＯＧ変換、ゲイン補正、欠陥補正から構成される。フィルタ処理では、ラマチャンドラン関数あるいはシェップローガン関数が一般的であり、本実施例でもこれらを使用する。フィルタ処理されたデータは逆投影される。これらフィルタ処理から逆投影までのアルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用している。逆投影が完了してＣＴの断面画像が再構成されると断面は画像表示手段１９に表示される。
【００１６】
ここで、再構成アルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用するが、これに限定されるものではない。参考文献には、フェルドカンプ（Ｆｅｌｄｋａｍｐ）とデイビス（Ｄａｖｉｓ）およびクレス（Ｋｒｅｓｓ）が記載した方法（「実用コーンビームアルゴリズム」（”Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”），Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ１，６１２〜６１９，１９８４がある。
【００１７】
図４に示した実施例のフローチャートを用いて説明する。インタフェース手段２１を介して撮影開始の指示が出される（Ｓ１０１）。撮影の指示がされると、吸気強度検出手段により吸気強度が検出される（Ｓ１０３）。吸気強度検出時点においては、被写体は意識的最大吸気状態であるように指導されている。検出された吸気強度が、予め決められた撮影吸気強度以上であれば、撮影可能と判断されて回転テーブルが回転を開始する（Ｓ１０５）。被写体が意識的最大吸気状態であっても、撮影吸気強度未満の場合は固定ベルトの再設定が行われる（Ｓ０１４）。固定ベルトの設定は、自然呼吸状態で調整されるが、設定が弱すぎたものと考えられる。
【００１８】
制御手段１８は回転テーブル１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する。所定の一定速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生手段１１に信号を送りＸ線曝射を開始する。回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数（プロジェクション数）に達すれば、制御手段１８はＸ線発生手段に指令して、Ｘ線の曝射を停止する。その後回転テーブル１５を減速させながら停止まで制御する（Ｓ１０６）。
【００１９】
データ収集中においても、吸気強度検出手段１７によって被写体の吸気強度が周期的に記録されているが、撮影完了時点で、撮影中の吸気強度が撮影吸気強度以下になったかの確認を行う（Ｓ１０７）。撮影吸気強度に不具合がなければ、収集されたデータにより再構成（Ｓ１０９）が行われて撮影が終了する（Ｓ１１２）。
【００２０】
しかし、撮影中の吸気強度が撮影吸気強度以下になった場合は、体動が発生した可能性が高い。そこで体動検出が行われる（Ｓ１０９）。体動検出の結果に従ってフルスキャンデータ中からハーフスキャン分のデータを抽出するデータ並べ替え（Ｓ１１０）が行われて、当該ハーフスキャンデータによってハーフ再構成がされて（Ｓ１１１）、撮影が終了する（Ｓ１１２）。ただし、後述するようにデータ並べ替え（Ｓ１１０）およびハーフ再構成（Ｓ１１１）は、分割画像ごとに行われる。具体的には、図６に示すような分割画像領域毎に運動領域、停止領域、体動領域が設定され、体動領域に対応する分割画像領域のみが、データ並べ替え（Ｓ１１０）およびハーフ再構成（Ｓ１１１）は、分割画像ごとに行われる。
【００２１】
体動検出（Ｓ１０９）を詳しく説明する。最初の実施例は、特開2002-355241に開示された方法と近似の方法である。図５の左は、ある一方向の投影データの例であるが、簡単のために偶然に胸部を正面から撮影した画像であったとする。この画像をＺ軸方向（体軸方向）に分割画像（短冊状）に７分割して、各分割画像間において回転前後の差分画像の２乗平均（以後、簡単に差分平均と呼ぶ）を計算し、グラフ化したものが図５の右側である。分割画像（１）乃至（４）の差分平均グラフは、人体が楕円状の断面を有することによるパターンを示しているが、分割画像（５）乃至（７）は、心臓の拍動を表すパターンになっている。また、分割画像（１）と（２）を比較すると、０度から２２５度までは類似のパターンを示しているが、それ以降は異なるパターンとなっている。これは、分割画像（１）の領域に対して体動が発生したことを示している。
【００２２】
各分割画像の差分平均グラフ中に、体動が存在するかを検出する方法を図６で説明する。ここで注することは、体動と心臓拍動のような周期運動を分離する必要があることである。最初に、分割画像毎にフーリエ変換などによりスペクトル解析が行われる（Ｓ２０１）。心臓による拍動の可能性を検出するのであれば、０．７５−１．５秒の周期をもつスペクトルが存在するかを検査する（Ｓ２０２）。存在する場合は、直ちに運動領域と認定される（Ｓ２０３）。次に、拍動を示すようなスペクトルが検出されない場合は、体動の有無を検出する（Ｓ２０４）。体動の検出は、０度と３６０度における差分平均を比較して、その差が予め設定された閾値以下であれば、連続性が保たれているので体動がないとする。体動が検出されない場合は、当該分割画像は停止領域と認定する（Ｓ２０５）。体動が検出された場合は、当該分割画像領域は運動領域と認定する（２０６）。
【００２３】
体動領域と認定された分割画像に対しては、更に体動区間の認定を行う（Ｓ２０７）。この認定結果により、フルスキャンデータ中から、体動区間を含まないようにハーフデータが決定される。そこで、他の分割画像において停止領域と認定された分割領域がある場合は、図７に示すように分割画像間で差分平均の差を計算する。図７の例では、２００度までは差はゼロであり、２００−３６０度で差が発生している。具体的には、差分平均の差が連続して１８０＋ファン角分連続する区間でハーフデータを作成する。次に、他の分割画像において停止領域と認定された分割領域がない場合は、特開2000-217810に開示されている方法と同様に、１８０＋ファン角分の連続区間をシフトさせ、その都度の再構成画像を画質確認することでハーフデータが決定される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の概念図
【図２】実施例の撮影系
【図３】実施例のシステムブロック図
【図４】実施例を実行するフローチャート
【図５】運動領域検出方法
【図６】体動領域検出方法を示すフローチャート
【図７】体動領域の検出方法を示す例
【符号の説明】
【００２５】
１１  Ｘ線発生手段
１２  ２次元検出器
１３  胸当て
１４  再構成手段
１５  回転テーブル
１６  人体
１７  呼吸強度検出手段
１８  制御手段
１９  画像表示手段
２１  インタフェース手段
２４  ＢＵＳ
【図１】
2005177212.tif 000003
【図２】
2005177212.tif 000004
【図３】
2005177212.tif 000005
【図４】
2005177212.tif 000006
【図５】
2005177212.tif 000007
【図６】
2005177212.tif 000008
【図７】
2005177212.tif 000009